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成本分析与比较
星座 卫星移动通信系统是指利用
一 组卫星构成的星座作为中继节点来
实现通信的一种卫星通信系统 。根据构
成星座的卫星轨 道类型不 可分为对
地静止轨道 (GEO)星座卫星移动通信
系统,~1ACeS、INMARSAT等;低地球
轨道 (LEO)星座卫星移动通信系统 ,如
Iridium、GlobalStar等;中等高度地球轨
道 (MEO)星座卫星移动通信系统,如
Odyssey、ICO等。与GEO星座卫星通信
系统相比,LEO/MEO星座卫星移动通
信...
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成本分析与比较
星座 卫星移动通信系统是指利用
一 组卫星构成的星座作为中继节点来
实现通信的一种卫星通信系统 。根据构
成星座的卫星轨 道类型不 可分为对
地静止轨道 (GEO)星座卫星移动通信
系统,~1ACeS、INMARSAT等;低地球
轨道 (LEO)星座卫星移动通信系统 ,如
Iridium、GlobalStar等;中等高度地球轨
道 (MEO)星座卫星移动通信系统,如
Odyssey、ICO等。与GEO星座卫星通信
系统相比,LEO/MEO星座卫星移动通
信系统具有传输路径损耗小、传输时延
小、容量大、可实现全球覆盖等系统性能
上的优势,但是系统实现复杂度较大,成
本较高。
本文 从 经济效 能 角度 对 比分析
LEO、MEO~I]GEO 3种星座 :卫星移动
通信系统 。在对星座卫星移动通信系
统 的成本进行分 解的基础上,分析 了
GlobalStar、Odyssey~I]INMARSAT 3个
系统的空间段成本、地面段成本以及系
统总体成本。本文得出的结论对我国星
座卫星通信系统建设具 有一定的参考
价值。
文/李磊 袁琼清 马东堂 国防科学技术大学
图1星座卫星移动通信系统成本构成
2星座卫星移动通信系统空间段成本估算
星座卫星移动通信系统李间段成本与轨道高度、卫星数量、总功率、系统寿命
等参数密切相关,本文在星座卫星通信系统成本分析过程中以GlobalStar、Odyssey;~D
INMARSAT系统为参照,3个系统基本参数如表1所示。
表1 Globalstar系统l们,Odyssey系统和INMARSAT系统基本参数
l轨道高度(km) I 1400 l 10000 I 36000
I卫星数 I 48 l 12 I 3
I备用卫星 f 8 l 3 I 1
波束数 I 16 l 19 l 200
总功率(w) I 1000 f 1800 l 3700
系统寿命(年) }7,5 l 10 l 15
卫星移动通信系统成 甩估
: 本构成 设卫星总功率为P 。 ,根据下面公式估算单颗卫星的质量(单位 b):
星座卫星通信系统成本由空间段成 : ( ) ( 一n ” wm⋯)
本、地面段成本和终端成本构成 (如 1 其巾, 0.1×P' 表示太阳能阵列重量, n 0 125 e,o ,表示电池
56 卫星与网络 2007 12
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重量, m一 0·075 ,+50表示星上转
发器重量, ⋯z 表示星上天线
重量,h表示轨道高度 (kIX1),cc表示飞行
器重量与加载重量之比,~般取1。
星座系统空间段总成本估算公式如
C PⅢ =CⅫ’C h’C
㈨ ⋯ e
I : 0
其中,N表示星 座覆盖全球 所需
的 IJ星总数 ;C 表示卫星制造成本,
估算 公式 为: ,=0.055xWs ,;C h
表 示 星 发 射成 本 ,估算 公式 为 :
c,
o
= 0.00049x ,×h。 ,h表示轨道高
度(英里);C 表示卫星保险成本,估
算公式为:Ci =p×( +( ),
【3表示保险费用所占比例,一般取0.2。
综合上述公式 ,日丁得出:
= Nx(1+p)×(1+。【+0.00049~hO.43)× ,
空间段维护成本可以用年平均费用
=
一 / 来估算,其中Y胁为卫星寿
命。根据上述估算公式,对GlobalStar等3
个星座卫星通信系统的成本估算如表2所示。
表2星座系统空间段成本估算‘
PfoIal(W) 1000 1800 3700
Vva⋯ (Ib) 1OO 18O 370
Wba№, (Ib) 125 225 463
w⋯ (1b) 125 185 327.5
Wa 【e Ob) 7 50 18O
w (1b) 714 1280 2681
C。at(百万美元) 39.3 70.4 147.5
C ch(百万美元) 6 4 26.8 97.5
C (百万美元) 9.1 19 4 49
C。。。。 (亿美元) 3O.7 17 5 11-7
C。 (亿美元) 4.1 1.8 O.8
从表2可以看出,随着卫星轨道高度增加,单星的总功率需求增加,单星的质量也
相应的增加,MEO单星总功率需求和卫星重量都是LEO的1.8倍,GEO单星总功率需求
和卫星重量分别是LEO的3.7倍,u3.8倍;但是由于轨道越低覆盖全球所需的卫星数目
增加,因此,LEO星座卫星总成本最高,是MEO卫星总成本的1.8倍,是GEO的2.6倍;由
于轨道越低受地球引力等因素的影响,卫星的寿命越短,在轨系统更新维护的周期就
越短,LEO的年平均费用分别是MEO$1]GEO的2.3倍和5.1倍。
2007.12 卫星与网络 I 57
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